某工廠車間工藝改造結構加固設計

歐陽紅星

(中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052)

某工廠車間工藝改造結構加固設計

歐陽紅星

(中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052)

以某工廠車間工藝改造為例，結合新增車間地下要避開現有基礎，地上要避開各專業管道的要求，對該工廠車間工藝改造結構加固方案進行了分析，并對鋼柱布置、基礎布置、地基處理措施作了闡述，以滿足車間的使用功能。

車間，改造，結構，基礎，鋼柱

1 工程概況

需改造的工廠建于2011年，主體結構為單層鋼結構廠房，局部含鋼框架平臺。部分區域采用樁基礎，部分區域采用天然基礎。地處6度設防區，基本地震加速度0.05g，地震分組為第一組，Ⅱ類場地。車間工藝改造在現有廠房內的預留區域進行，在預留區域新建兩層鋼結構框架車間，墻面及屋面采用輕質材料彩鋼板，詳見圖1，圖2。

業主要求改造工程中，生產不能中斷，現有車間內的設備和管線基本都是要保留且不能移動。施工現場場地小，限制條件多，施工難度大，工期短，改造方案除了滿足工藝及相關專業的功能要求，還要結合施工現場實際考慮施工的方便和可行性，給結構工程師提出了較高的要求。

2 鋼柱布置

新建操作平臺采用鋼框架結構，首先要確定的就是框架柱的柱網。圖3是車間改造前的現場效果圖。

根據使用的要求，柱應盡量靠近現有廠房墻邊，留出足夠多的人行通道，但又不能碰現有管線。

圖4為新增框架橫向剖面圖，采用1層框架柱靠近墻邊設置，留出人行通道，同時根據現有管線的標高，將2層柱縮進800 mm，避開了現有管線，保證工廠的正常生產。

圖5是2層鋼柱縮進作法，為了增加鋼柱GZ-2的柱腳剛度，腹板采用插板形式，并在垂直框架梁方向設置次梁，次梁與主框架梁采用剛接連接，傳遞GZ-2此方向的柱底彎矩。

3 基礎布置

除了地上的限制條件，柱網布置還要考慮避開現有廠房的基礎；廠房局部區域設有agv(自動導引運輸車)通道，該通道地坪內埋設有自動導引裝置，地坪絕對不能破壞，故此區域的新增柱基礎的基坑尺寸一定要重點考慮。新增鋼框架荷載輕，采用同廠房一樣的天然基礎。圖6為局部基礎平面圖，agv通道附近的基礎采用條形基礎TJ-1，減小基礎寬度，基礎邊緣距軸線2 200 mm，agv通道邊緣距軸線是3 200 mm，條基邊緣距agv通道邊緣1 000 mm，盡可能的留出了施工空間。

鋼柱定位根據基礎尺寸確定，最大的獨立基礎寬2 200 mm，考慮墊層尺寸100 mm及與現有基礎梁空隙100 mm，鋼柱定位尺寸取距現有墻內邊緣(1 100+100+100)1 300 mm，詳見圖7。圖7中的鋼柱GZ-1，由于其位置正好位于現有廠房基礎處，沒有新增基礎的空間。采用托梁TL-1將GZ-1托起，并將GZ-1柱腳設成鉸接，釋放GZ-1對TL-1的彎矩并減小TL-1的構造尺寸。而TL-1則支撐在現有廠房基礎空隙間的基礎DJ-1，DJ-2，DJ-3。

4 地基處理

由于是改造工程，現有廠房已經竣工并使用，施工現場受限制的條件多，尤其是地下的實際情況，只有在施工時才會揭露，設計方案可能會根據實際情況并考慮施工方便進行調整。根據地質報告中持力層的標高，現有廠房基礎基底標高-2.6 m，設計新增車間基礎也采用相同的持力層和埋深。但當基坑開挖到-1.5 m時，施工單位反映，基礎施工場地狹小，地下回填土全是雜填塘渣，密實性小，孔隙率很大，粘結性很差，基礎埋深-2.6 m,不適合放坡開挖要求，施工安全沒有保證，施工質量和工期亦不能保證，基坑現場開挖圖見圖8。

有兩種方案可以解決問題，一是按原設計方案，用鋼板樁支護，基礎標高仍為-2.6 m；二是減小基礎埋深，改良基底回填土土質，提高回填土的承載力和變形能力，方便施工以保證工程的施工安全、質量和進度。由于新增車間采用的是自重輕的鋼結構材料，荷載對地基承載力和變形的要求相對較小，考慮到現場出現的實際施工困難，調整了原設計方案，最終采用了注漿加固改良基底回填土的方案，將基底標高抬高到-1.5 m，解決了施工問題，同時也比較經濟。

注漿加固具體要求如下。

4.1 技術要求

1)注漿時基坑內不能有水，必須抽干基坑內地下積水。

2)注漿孔間距在垂直坑范圍內每米1個并應能使被加固土體在平面和深度范圍內連成一個整體。

3)注漿深度必須到達老土層，注漿厚度控制在80 cm以上，結合設計圖及地質資料。

4)漿液的初凝時間為20 min；漿液注入率為20%。

5)低壓注漿，注漿壓力選用0.2 MPa～0.5 MPa。

6)漿液用425號普通硅酸鹽水泥調制，水灰比1.0(摻入水泥重量1/2的粉煤灰)。

4.2 施工要求

1)基坑內注漿場地應該預先平整，在適當的位置挖集水坑抽去地下水。

2)用花管注漿法施工：注漿設備就位，用振動法將(孔徑為50 mm,長度為1 m)花管置入土層中，適時的拔動花管以保證注漿飽滿密實。

3)注漿用水不得采用pH值小于4的酸性水和工業廢水。

4)漿體應經過攪拌機充分攪拌均勻后才能開始壓注，并應在注漿過程中不停緩慢攪拌，攪拌時間應小于漿液初凝時間。

5)注漿操作應按跳孔間隔方式進行，先外圍后中間。

6)注漿工程完工后應對加固地層進行(密實度)觸探檢測，檢驗點為注漿孔的2%，合格率在80%以上。

5 結語

改造工程對于結構工程師的要求比較高，設計和施工會受很多條件的限制。設計前應該結合圖紙了解工程實際情況，并現場踏勘，了解現場設備、管線及結構構件情況，了解業主的意圖，有的放矢，解決難題，確定改造方案。改造加固方案不僅要滿足功能要求，還應結合現場實際考慮施工的可行性；充分擴展和變換加固思路，繞過難點，變直接為間接，找到安全、可行、施工簡單的方案。

[1] GB 50017—2003，鋼結構設計規范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[4] GB 50367—2006，混凝土結構加固設計規范[S].

Structure reinforcing design of a factory workshop technology alteration

Ouyang Hongxing

(ChinaUnitedEngineeringCorporation，Hangzhou310052，China)

Taking the factory workshop process transformation as an example, combining with the requirements of new workshop underground to avoid the existing foundation, over ground to avoid each professional pipeline, analyzed the reinforcement schemes of this engineering workshop process modification structure, and elaborated the steel column layout, foundation layout, foundation treatment measures, in order to meet the use function of workshop.

workshop, transformation, structure, foundation, steel column

2015-01-03

歐陽紅星(1974- )，男，高級工程師，一級注冊結構工程師

1009-6825(2015)08-0044-02

TU318

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